一种人工制备的土石混合料最大干密度快速预估方法技术

本发明专利技术涉及道路工程技术领域，具体的提出了一种人工制备的土石混合料最大干密度快速预估模型的构建方法及使用构建的模型预估混合料的最大干密度的方法，本发明专利技术方法综合考虑了物理状态(建筑废弃物掺入率、含水率)和加载状态(击实锤质量、锤击次数、落锤高度及试样体积)对建筑废弃物

【技术实现步骤摘要】
一种人工制备的土石混合料最大干密度快速预估方法


[0001]本专利技术属于道路工程
，涉及一种人工制备的土石混合料最大干密度快速预估方法。

技术介绍

[0002]近年来，我国西南部大力发展经济并推进城市化进程，与之相应的建筑废弃物产量与日俱增。据现有数据统计，我国每年产生的建筑废弃物总量高达约4.8亿吨，且预计在未来十年里，全国建筑废弃物产生总量平均每年将达到13亿吨，这意味着建筑废弃物的回收、处置和再利用已迫在眉睫。一些学者基于环境条件及施工成本的考虑提出应用建筑废弃物作为路基填料，以达到有效消耗大量的建筑废弃物并取得显著经济效益的目的。然而，应用建筑废弃物作为路基填料虽有诸多优势，但材料孔隙率较高、强度差异较大的自身特性对其成为一种优质路基填料有着很大的阻碍。
[0003]在道路的实际工程中，路基填料的最大干密度是评价填料压实性能、控制填筑工程质量的重要参数。通常而言，击实试验是一种普遍认可的测定最大干密度的方法。然而，考虑到建筑废弃物
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黏土这一种人工制备的土石混合料需要进行多种级配的组合，并进行多项试验(如回弹模量、破坏强度、CBR等)确定最佳组合比(这些实验都需要以最大干密度为基础试验参数)。此时，传统的击实方法相较而言流程繁琐，耗时较长，并且需要专业的人员进行操作。因此，有必要通过一个更精确、快速的方法来获得建筑废弃物
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黏土这一人工制备的土石混合料的最大干密度。

技术实现思路

[0004]本专利技术基于现有技术中存在的问题，提出了一种人工制备的土石混合料最大干密度快速预估模型的构建方法，包括如下步骤：
[0005]步骤S1：通过筛分试验和界限含水率试验确定试验黏土的基本物理性能参数；
[0006]步骤S2：对建筑废弃物进行破碎、冲洗及筛分处理，选取处理后建筑废弃物同黏土掺合，从而人工制备不同建筑废弃物掺入率的土石混合料；
[0007]步骤S3：首先，将击实试验所需的建筑废弃物及黏土进行烘干处理；然后，基于黏土的界限含水率试验结果判断其最佳含水率的区间范围，并以1～2％的梯度差进行含水率的配置；然后，基于黏土的最佳含水率值，以1～2％的梯度差进行不同建筑废弃物掺入率的土石混合料配置，并完成闷料处理以使其内部湿度均匀化；
[0008]步骤S4：闷料完成后，分别采用轻型和重型击实法对土石混合料进行击实；击实试验完成后，将试样从试筒中脱离，并选取试样中心部分进行含水率及干密度的测定；
[0009]步骤S5：在步骤S4击实试验结果的基础上，建立干密度预估模型：
[0010][0011]式中：ρ
d
为干密度；R
c
为建筑废弃物掺入率；m为落锤质量；N为锤击次数；h为落锤高
度；ω为步骤S4测得的含水率；e为数学常数，具体为2.71828；v为试样体积；α1、α2、α3、α4、α5、α6、α7、α8、α9为模型参数。
[0012]使用上述方法，可以快速的构建快速预估人工制备的土石混合料最大干密度的模型，以使用这个模型快速预估不同建筑废弃物掺入率的人工制备的土石混合料的最大干密度，使用时，在模型中输入建筑废弃物掺入率、落锤质量、锤击次数、落锤高度、试样体积、含水率即可获得预估的最大干密度值。
[0013]在上述方案的基础上，步骤S2中不同建筑废弃物掺入率分别为0％、20％、40％和60％。
[0014]在上述方案的基础上，步骤S5中的模型参数拟合时使用SAS统计分析软件。
[0015]本专利技术的有益效果是：
[0016]本专利技术综合考虑了物理状态(建筑废弃物掺入率、含水率)和加载状态(击实锤质量、锤击次数、落锤高度及试样体积)对建筑废弃物
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黏土这一人工制备的土石混合料干密度的影响，建立了适合这一人工制备土石混合料的干密度预估模型；同时，该模型物理意义明确、结构简单，大大减少了试验耗时，降低了试验难度，为多种级配组合的人工制备土石混合料和缺少试验条件的现场单位提供了明显工程便利，具有较高的市场推广价值。本专利技术理论基础明确，便于指导建筑废弃物
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黏土这一人工制备的土石混合料在道路结构中的设计和施工，为道路资源再生化的实际应用提供参考，且有利于现场施工技术人员理解和应用，具有广阔的应用价值。
附图说明
[0017]图1是本专利技术实施例2中0建筑废弃物掺入率条件下，轻型和重型击实法对应的干密度
‑
含水率曲线图；
[0018]图2是本专利技术实施例2中20％建筑废弃物掺入率条件下，轻型和重型击实法对应的干密度
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含水率曲线图；
[0019]图3是本专利技术实施例2中40％建筑废弃物掺入率条件下，轻型和重型击实法对应的干密度
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含水率曲线图；
[0020]图4是本专利技术实施例2中60％建筑废弃物掺入率条件下，轻型轻型和重型击实法对应的干密度
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含水率曲线图；
[0021]图5是本专利技术实施例2所建模型鲁棒性验证结果图；
[0022]图6是本专利技术实施例2所建模型的预估示意图。
具体实施方式
[0023]下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本专利技术的理解，而对其不起任何限定作用。
[0024]实施例1
[0025]本专利技术提供一种人工制备的土石混合料最大干密度快速预估模型的构建方法，包括如下步骤：
[0026]步骤S1：通过筛分试验和界限含水率试验确定试验黏土的基本物理性能参数；
[0027]步骤S2：对建筑废弃物进行破碎、冲洗及筛分处理，选取处理后建筑废弃物同黏土
掺合，从而人工制备不同建筑废弃物掺入率的土石混合料；
[0028]步骤S3：首先，将击实试验所需的建筑废弃物及黏土进行烘干处理；然后，基于黏土的界限含水率试验结果判断其最佳含水率的区间范围，并以1～2％的梯度差进行含水率的配置；然后，基于黏土的最佳含水率值，以1～2％的梯度差进行不同建筑废弃物掺入率的土石混合料配置，并完成闷料处理以使其内部湿度均匀化；
[0029]步骤S4：闷料完成后，分别采用轻型和重型击实法对土石混合料进行击实；击实试验完成后，将试样从试筒中脱离，并选取试样中心部分进行含水率及干密度的测定；
[0030]步骤S5：在步骤S4击实试验结果的基础上，建立干密度预估模型：
[0031][0032]式中：ρ
d
为干密度；R
c
为建筑废弃物掺入率；m为落锤质量；N为锤击次数；h为落锤高度；ω为步骤S4测得的含水率；e为数学常数，具体为2.71828；v为试样体积；α1、α2、α3、α4、α5、α6、α7、α8、α9为模型参数。
[0033]使用上述方法，可以快速的构建快速预估人工制备的土石混合料最大干密度的模型，以使用这个模型快速预估不同建筑废弃物掺入率的人工制备的土石混合料的最大干密度。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种人工制备的土石混合料最大干密度快速预估模型的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：通过筛分试验和界限含水率试验确定试验黏土的基本物理性能参数；步骤S2：对建筑废弃物进行破碎、冲洗及筛分处理，选取处理后建筑废弃物同黏土掺合，从而人工制备不同建筑废弃物掺入率的土石混合料；步骤S3：首先，将击实试验所需的建筑废弃物及黏土进行烘干处理；然后，基于黏土的界限含水率试验结果判断其最佳含水率的区间范围，并以1～2％的梯度差进行含水率的配置；然后，基于黏土的最佳含水率值，以1～2％的梯度差进行不同建筑废弃物掺入率的土石混合料配置，并完成闷料处理以使其内部湿度均匀化；步骤S4：闷料完成后，分别采用轻型和重型击实法对土石混合料进行击实；击实试验完成后，将试样从试筒中脱离，并选取试样中心部分进行含水率及干密度的测定；步骤S5：在步骤S4击实试验结果的基础上，建立干密度预估模型：式中：ρ
d
为干密度；R
c...

【专利技术属性】
技术研发人员：何忠明，谢唐新，于华南，李雅倩，欧剑珺，杨芳芳，杨菲玉，戴万，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：